最全的医学成像原理课件-第5章 计算机X线体层成像
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研究生医学影像学-总论计算机体层成像课件
03
计算机体层成像技术的临 床应用
肿瘤诊断
肿瘤检测
计算机体层成像技术能够检测出 肿瘤的存在，通过观察肿瘤在图 像中的形态、大小和位置，为医 生提供诊断依据。
肿瘤分期
通过计算机体层成像技术，医生 可以对肿瘤进行分期，了解肿瘤 的侵犯范围和扩散程度，为制定 治疗方案提供参考。
疗效评估
在治疗过程中，计算机体层成像 技术可以用于评估肿瘤的疗效， 通过观察肿瘤大小的变化来判断 治疗是否有效。
技术展望
降低辐射剂量 提高软组织分辨率
智能化诊断 普及化应用
未来计算机体层成像技术将致力于降低辐射剂量，减少对患者 身体的损伤。
通过技术改进，提高对软组织的分辨率，以便更准确地诊断疾 病。
结合人工智能和机器学习技术，实现计算机体层成像技术的智 能化诊断，提高诊断准确率。
随着技术的进步和成本的降低，计算机体层成像技术将更加普 及，为更像重建系统还需要与显示系统 进行数据传输和通信，以确保图 像数据的准确性和完整性。
04
01
图像重建系统负责对扫描系统产 生的原始数据进行处理和重建， 以生成可用于诊断的图像。
02
它通常包括高性能计算机、图像 处理软件和相应的存储设备。
图像重建系统能够根据不同的重 建算法和参数设置，对原始数据 进行滤波、去噪、增强等处理， 以获得高质量的图像。
02
计算机体层成像技术的基 本组成
扫描系统
扫描系统是计算机体层成像技 术的核心部分，负责产生图像 数据。
它通常包括一个X射线管、一 个检测器阵列和相应的机械装 置，用于控制X射线管和检测 器的运动。
扫描系统能够根据不同的扫描 模式和参数设置，对患者的身 体部位进行快速或慢速的扫描 。
医学影像成像原理简介 ppt
X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底 片感光。
（6）X射线的生物效应。
生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受 到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X射 线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。
9
-
3பைடு நூலகம்.1高.速2带X电射粒子线撞成击物像质原受阻理而突然减速时，能够产生X
射线。医学影像诊断所用的X线产生设备是X线管（X-ray tube，球管）。 1．X射线的产生 X射线的产生需要的基本条件是： （1）有高速运动的电子流； （2）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止 电子的运动，可以将电子的动能转变为X射线光子的能量。
10
-
3X射.1线. 2的产X生射装线置主成要包像括原三部理分：X射线管、高压电源及
12
-
3②.1.人2体不X同射厚线度组成织与像X原线成理像的关系
密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件
13
-
32..1X.射2线人X射体成线像 成像原理
（2）X射线的采集与显示 ① 医用X 射线胶片与增感屏 医用X射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生化 学反应，形成潜影（latent image）。
3.1.1 X线的特征
3
-
4
-
3➢.1X.射1线X在线电的磁特辐射征中的特点属于高频率、波长短
的射线 ➢X射线的频率约在3×1016～3×1020 Hz之间， 波长约在10～10-3nm之间 ➢ X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nm
5
-
31..1X.射1线X的线波粒的二象特性 征
✓X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象 性。
（6）X射线的生物效应。
生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受 到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X射 线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。
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3பைடு நூலகம்.1高.速2带X电射粒子线撞成击物像质原受阻理而突然减速时，能够产生X
射线。医学影像诊断所用的X线产生设备是X线管（X-ray tube，球管）。 1．X射线的产生 X射线的产生需要的基本条件是： （1）有高速运动的电子流； （2）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止 电子的运动，可以将电子的动能转变为X射线光子的能量。
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3X射.1线. 2的产X生射装线置主成要包像括原三部理分：X射线管、高压电源及
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3②.1.人2体不X同射厚线度组成织与像X原线成理像的关系
密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件
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32..1X.射2线人X射体成线像 成像原理
（2）X射线的采集与显示 ① 医用X 射线胶片与增感屏 医用X射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生化 学反应，形成潜影（latent image）。
3.1.1 X线的特征
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3➢.1X.射1线X在线电的磁特辐射征中的特点属于高频率、波长短
的射线 ➢X射线的频率约在3×1016～3×1020 Hz之间， 波长约在10～10-3nm之间 ➢ X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nm
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31..1X.射1线X的线波粒的二象特性 征
✓X射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象 性。
《X线成像原理》课件
《X线成像原理》
在影响感光效应的各种感光因素中，若某些 因素发生变化，那么其他因素应作相应调整，以 确保所需的感光效应基本不变。
《X线成像原理》
一、管电压与管电流量
1.感光效应与管电压的n次方成正比 ，反映了管电压 在摄影中的重要作用 。
2.管电压越高，X线穿透力越强，因此照片密度增加， 照片层次丰富（信息量较大），但照片对比度较小。
《X线成像原理》
二、 X线量分布特点
用一块厚为1mm的铅板，在上面加工6排平行、大小相等、 间距相等的针孔，并将此铅板置于焦点和胶片正中，用适当 的条件曝光，便可得到一张多个焦点针孔像的照片。
《X线成像原理》
在垂直X 线管长轴方向上，近 阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦 点大；在X 线管短轴方向上效焦点大 小相等。
《X线成像原理》
《X线成像原理》
X线照片影像的密度
X线照片的光学密度也称为黑化度,是指曝光后 的胶片经显影加工后照片的黑化程度。
X线照片为有一定灰阶的黑白影像。照片未被物 体遮挡而被X线直接照射的部分最黑；而被高 密度物体遮挡，X线被大量吸收的部分最白。
《X线成像原理》
影响照片密度的因素
(一)X线照射量(mAs) 照片的密度与X线照射量 成正比。
《X线成像原理》
X线照片影像
一、X线照片影像的传递与形成 （一） 、X线影像的形成
X线管＞不均质人体组织＞屏片系
统、影像增强器>后处理＞X线照片
影像。
《X线成像原理》
（二）X线影像信息传递
1、X线照射不均匀密度和不等原子的肢 体后，带有强度不均匀的X线信息。 2、将不均匀的X线强度分布，通过接受介 质（增感屏-胶片系统、荧光屏、影像增 强系统、电影等）转成二维图像。 3、借助观片灯投影到视网膜。 4、通过视网膜形成视觉图像。 5、传给人脑综合分析，做出评价或诊断。
在影响感光效应的各种感光因素中，若某些 因素发生变化，那么其他因素应作相应调整，以 确保所需的感光效应基本不变。
《X线成像原理》
一、管电压与管电流量
1.感光效应与管电压的n次方成正比 ，反映了管电压 在摄影中的重要作用 。
2.管电压越高，X线穿透力越强，因此照片密度增加， 照片层次丰富（信息量较大），但照片对比度较小。
《X线成像原理》
二、 X线量分布特点
用一块厚为1mm的铅板，在上面加工6排平行、大小相等、 间距相等的针孔，并将此铅板置于焦点和胶片正中，用适当 的条件曝光，便可得到一张多个焦点针孔像的照片。
《X线成像原理》
在垂直X 线管长轴方向上，近 阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦 点大；在X 线管短轴方向上效焦点大 小相等。
《X线成像原理》
《X线成像原理》
X线照片影像的密度
X线照片的光学密度也称为黑化度,是指曝光后 的胶片经显影加工后照片的黑化程度。
X线照片为有一定灰阶的黑白影像。照片未被物 体遮挡而被X线直接照射的部分最黑；而被高 密度物体遮挡，X线被大量吸收的部分最白。
《X线成像原理》
影响照片密度的因素
(一)X线照射量(mAs) 照片的密度与X线照射量 成正比。
《X线成像原理》
X线照片影像
一、X线照片影像的传递与形成 （一） 、X线影像的形成
X线管＞不均质人体组织＞屏片系
统、影像增强器>后处理＞X线照片
影像。
《X线成像原理》
（二）X线影像信息传递
1、X线照射不均匀密度和不等原子的肢 体后，带有强度不均匀的X线信息。 2、将不均匀的X线强度分布，通过接受介 质（增感屏-胶片系统、荧光屏、影像增 强系统、电影等）转成二维图像。 3、借助观片灯投影到视网膜。 4、通过视网膜形成视觉图像。 5、传给人脑综合分析，做出评价或诊断。
最全的成像原理概论PPT课件
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医学影像技术包括： X 线摄影（ radiography ）、 X 线计算机体层成像（computed tomography，CT）、 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、 超声成像（ultrasound imaging）、 放射性核素成像（radiosotope imaging） 以及可见光成像、红外成像和微波成像等。
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四、超声成像
• 1942年奥地利科学家达西科（Dussik）首先将超声技术应用与临床诊断，从此 开始了医学超声影像设备的发展。
• 1954年瑞典人应用M型超声显示运动的心壁，称为超声心动图。 • 人类从20世纪50年代开始研究二维B型超声，至70年代中期，实时二维超声开
始应用。
第13页/共17页
GE 全数字PET-CT
GE 生产的 SPECT
第14页/共17页
PET 图像
六、其他成像
• 可见光成像：在医学上的应用主要是内镜技术。 1958 年第一台纤维胃镜诞生以来，至今制成了光纤内镜、 电子内镜、超声内镜、激光内镜等各种不同性能的内镜。电子内镜抛弃了光导纤维传像的方式，在镜头端 装有一只微型电视摄像机，由电荷耦合器件（CCD）将物镜所成的图像变换为电视信号，再转换成为光学图 像。它对官腔内状态既可直接在屏幕显示，供多人同时观察；也可用磁带录相机录相或打印机输出；还可 直接夹取活体组织进行活检、止血和局部病灶治疗。目前内镜的使用范围已由消化道扩展到泌尿、循环、 呼吸、生殖等多个系统，以及腹腔、耳、喉、血管、关节腔等器官。
二、X 线计算机体层成像
• 1971年，世界上第一台用于颅脑的CT扫描机（计算机人体断层摄影术）由柯马 克(A.M.Cormack)和郝恩斯费尔(G.N.Hounsfield)首次研制成功。1979年因此 项技术的发明，柯马克、郝恩斯费尔获得了生理与医学诺贝尔奖。
医学影像技术包括： X 线摄影（ radiography ）、 X 线计算机体层成像（computed tomography，CT）、 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、 超声成像（ultrasound imaging）、 放射性核素成像（radiosotope imaging） 以及可见光成像、红外成像和微波成像等。
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四、超声成像
• 1942年奥地利科学家达西科（Dussik）首先将超声技术应用与临床诊断，从此 开始了医学超声影像设备的发展。
• 1954年瑞典人应用M型超声显示运动的心壁，称为超声心动图。 • 人类从20世纪50年代开始研究二维B型超声，至70年代中期，实时二维超声开
始应用。
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GE 全数字PET-CT
GE 生产的 SPECT
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PET 图像
六、其他成像
• 可见光成像：在医学上的应用主要是内镜技术。 1958 年第一台纤维胃镜诞生以来，至今制成了光纤内镜、 电子内镜、超声内镜、激光内镜等各种不同性能的内镜。电子内镜抛弃了光导纤维传像的方式，在镜头端 装有一只微型电视摄像机，由电荷耦合器件（CCD）将物镜所成的图像变换为电视信号，再转换成为光学图 像。它对官腔内状态既可直接在屏幕显示，供多人同时观察；也可用磁带录相机录相或打印机输出；还可 直接夹取活体组织进行活检、止血和局部病灶治疗。目前内镜的使用范围已由消化道扩展到泌尿、循环、 呼吸、生殖等多个系统，以及腹腔、耳、喉、血管、关节腔等器官。
二、X 线计算机体层成像
• 1971年，世界上第一台用于颅脑的CT扫描机（计算机人体断层摄影术）由柯马 克(A.M.Cormack)和郝恩斯费尔(G.N.Hounsfield)首次研制成功。1979年因此 项技术的发明，柯马克、郝恩斯费尔获得了生理与医学诺贝尔奖。
X线计算机体层成像
第一代：平移-旋转 第二代：平移-旋转
第三代：旋转-旋转
第四代：旋转-固定
第五代：电子束CT
（EBCT）
医学影像学（第8版）
三、 CT检查方法
平扫
不用对比剂增强或造影的扫描
扫描方位多采用横断层面
检查颅脑以及头面部病变有时可加用冠状层面扫描 增强扫描ຫໍສະໝຸດ 常规增强扫描
动态CT增强扫描（dynamic CT enhancement scan） 延迟增强扫描
医学影像学（第8版）
五、CT图像特点
CT图像是数字化模拟灰度图像
经数字转换的重建模拟图像 一定数目从黑到白不同灰度的像素（pixel）按固有矩阵排列而成 像素的灰度反映的是相应体素（voxel）的X线吸收系数
CT图像具有较高的密度分辨力
密度分辨力较常规X线图像高，相当于10~20倍 清楚显示由软组织构成的器官，空间分辨力不及常规X线图像 CT增强检查有利于病变的检出和诊断
CT图像为断层图像
CT横轴位断层图像是含有一定层面厚度的组织结构的重建图像 密度并非代表任何一种组织（平均值），为部分容积效应或部分容积现象 利用计算机软件对CT轴位断面图像信息进行图像重组，为CT图像后处理技术
医学影像学（第8版）
五、CT图像特点
肺窗(W:1000 L:-700)
2003年 2001年 第一台8排CT 第一台32排CT
1976年 第一台旋转-旋转CT
0.5s 0.5s 0.5s 0.35s 0.35s 2s 1min 10s 1s
0.5s
2s
1991
1998
医学影像学（第8版）
二、 CT设备与CT成像性能
第三代：旋转-旋转
第四代：旋转-固定
第五代：电子束CT
（EBCT）
医学影像学（第8版）
三、 CT检查方法
平扫
不用对比剂增强或造影的扫描
扫描方位多采用横断层面
检查颅脑以及头面部病变有时可加用冠状层面扫描 增强扫描ຫໍສະໝຸດ 常规增强扫描
动态CT增强扫描（dynamic CT enhancement scan） 延迟增强扫描
医学影像学（第8版）
五、CT图像特点
CT图像是数字化模拟灰度图像
经数字转换的重建模拟图像 一定数目从黑到白不同灰度的像素（pixel）按固有矩阵排列而成 像素的灰度反映的是相应体素（voxel）的X线吸收系数
CT图像具有较高的密度分辨力
密度分辨力较常规X线图像高，相当于10~20倍 清楚显示由软组织构成的器官，空间分辨力不及常规X线图像 CT增强检查有利于病变的检出和诊断
CT图像为断层图像
CT横轴位断层图像是含有一定层面厚度的组织结构的重建图像 密度并非代表任何一种组织（平均值），为部分容积效应或部分容积现象 利用计算机软件对CT轴位断面图像信息进行图像重组，为CT图像后处理技术
医学影像学（第8版）
五、CT图像特点
肺窗(W:1000 L:-700)
2003年 2001年 第一台8排CT 第一台32排CT
1976年 第一台旋转-旋转CT
0.5s 0.5s 0.5s 0.35s 0.35s 2s 1min 10s 1s
0.5s
2s
1991
1998
医学影像学（第8版）
二、 CT设备与CT成像性能
医学影像设备学第5章-CT成像设备
第一节 概述
（二）CT发展历程回顾 第一代CT 设备
多属于头部专用机，采用平移（translation）+ 旋转（rotation）扫描方式（T/R扫描方式）。
第一代CT扫描方式，在第一代的基础上，将其单 一笔形X线束改为窄扇形线束，探测器数目也增加 到3～30个。
第二节 成像系统
一、投影数据获取装置
（一）X线发生装置 1.高压发生器
传统CT：高压发生器独立于扫描架以外。 发生器与X线管之间的电信号联系由高压电缆完成。 滑环技术螺旋CT机：采用高频逆变高压发生器，安 装在设备架内。输出波形平稳，体积小，重量轻。
第二节 成像系统
高压发生器的功率： 高档CT机50～100KW； 中档CT机35～45KW机； 低档CT机20～30KW。 CT机的管电压一般在80～140KV可调。
闪烁探测器的结构示意图
第二节 成像系统
3.各类探测器的特性比较 第一、二、四代CT机一般采用闪烁探测器，第三代 与螺旋CT机采用气体探测器或闪烁探测器。 特性偏重：（1）温度特性
（2）噪声 （3）饱和现象 （4）散射线准直 （5）剂量利用率
第二节 成像系统
4.多排探测器 多层CT（multi-slice CT，MSCT）是指通过一周扫 描可以同时获得多层图像的CT，多采用稀土陶瓷探测 器。 多排探测器可分为等宽阵列与非等宽阵列，又称固定 阵列与自适应阵列两类。
第四代CT设备
第一节 概述
第五代CT设备 采用静止+静止扫描方式，即S/S扫描方式，突 出特点是X线管和X线探测器都是静止的。
第五代CT设备
第一节 概述
螺旋CT设备 滑环技术（slip-ring technique）和高频 （high frequency）X线发生装置的应用。
最全的医学成像原理磁共振成像PPT课件
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• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
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• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
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第20页/共81页
二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）
• （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 • MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在XY 平面继续绕Z
轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中，每个自旋都受到 静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。 • （三）横向驰豫 • 1．横向驰豫机制 MXY 的形成是由于射频脉冲激发后，自旋质子处于激发态并在 XY 平面继续绕Z 轴进动，其相位趋于一致而叠加形成宏观磁化矢量。在磁场中， 每个自旋都受到静磁场B0 和临近自旋磁矩产生的局部磁场的影响。
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• 2．横向驰豫时间 90°RF 脉冲关闭后，在XY 平面内的MXY 以T2速率特征进行 驰豫，呈指数衰减曲线形式，如下图所示。
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• T2驰豫过程符合： • 式中：MXY（t）为t 时刻的横向磁化矢量值，M0为平衡态的磁化矢量值，t 为
驰豫时间，T2 为驰豫时间常数。 • 上式中当t＝T2时，MXY＝M0e-1=37% M0，即MXY 衰减至最大值的37％时所
• 1．空间分辨力低 与X 线摄影、CT 等成像技术相比，MR 图像的空间分辨 力较低。
• 2．成像速度慢 不利于为危重病人及不合作病人的检查。 • 3．禁忌证多 装有心脏起搏器、动脉瘤夹、金属假肢等病人不宜进行MRI
检查。 • 4．不能进行定量分析 因MRI 不能对成像参数值进行有效测定，所以不能
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二、自旋质子弛豫
• （一）驰豫的概念 • 驰豫（relaxation）：是指自旋质子
的能级由激发态恢复到它们稳定态 （平衡态）的过程。 • 驰豫过程包含着同步发生但彼此独立 的两个过程：①纵向驰豫 （longitudinal relaxation）；②横 向驰豫（transverse relaxation）
计算机X线成像PPT课件
骨骼肌肉
用于诊断骨折、骨肿瘤、软组 织肿瘤等疾病。
颅脑部
用于诊断脑部肿瘤、脑出血、 脑梗塞等疾病。
腹部
用于诊断肝、胆、胰、脾等器 官肿瘤、炎症等疾病。
其他
还可应用于心血管、妇科等领 域，如冠状动脉粥样硬化性心 脏病的诊断和筛查。
02 CT设备与技术
CT设备介绍
CT设备的基本构成
CT设备主要由X线管、探测器、数据 采集系统、图像重建系统和显示存储 系统等组成。
06 CT检查的注意事项与局限 性
检查注意事项
患者准备
确保患者在检查前没有携带金属物品，如首饰、 手表、皮带等，以免干扰成像效果。
辐射防护
对于儿童、孕妇和身体虚弱的人来说，应采取适 当的辐射防护措施，避免过度暴露于辐射中。
遵循医生指导
患者在检查时应遵循医生的指导，保持静止不动， 以确保图像质量。
05 CT诊断的临床应用
神经系统疾病诊断
总结词
CT在神经系统疾病诊断中具有重要作用，能够清晰显示脑部结构，对脑部肿瘤、脑卒 中、脑炎等疾病的诊断具有重要价值。
详细描述
CT可以快速地检测出脑部肿瘤的位置和大小，对于脑卒中的诊断，CT可以清晰地显示 出脑部缺血或出血的部位和程度，对于脑炎的诊断，CT可以观察到脑部水肿、颅内压
CT检查的局限性
诊断准确性
01
虽然CT检查在许多情况下能够提供高分辨率的图像，但由于各
种因素的影响，有时可能会出现误诊或漏诊的情况。
辐射暴露
02
CT检查中的辐射剂量相对较高，频繁进行CT检查可能会增加患
癌症的风险。
费用较高
03
相对于其他影像学检查，CT检查的费用较高，可能给患者带来
X线成像基本原理ppt课件
X线成像基本原理
1
一、概述
1895年11月8日，德国物理学家伦琴在进 行阴极管放电实验时偶尔发现了具有很高能 量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使 荧光物质发光的射线。 因为当时对这种射线的性质不了解，因 此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称 为伦琴射线，现简称X线。
2
伦 琴
世界上第一张X线片
24
25
26
五、X线图像特点
灰阶图像 重叠、放大、失真 放映人体组织结构的解剖及病理状态
27
（1）密度 a.透光率：透过光线强度/入射光线强度 T=I/I0 b.阻光率：透光率的倒数 O=1/T=I0/I c.密 度: 阻光率的对数值 D=LgI0/I 人眼正常能分辨的密度范围：0.25—2.0 X线诊断照片的密度范围：0.7—1.5
30
b.运动模糊： X线摄影过程中，X线管、被检者、胶片 三者之间产生运动，从而引起影像模糊。
造成运动模糊的原因： ①组织脏器的生理性运动 ②病理性运动 ③被检者不合作
31
消除运动模糊 的方法：①加 强X线设备的定 期检测②采用 短时间曝光法 ③屏气与固定 肢体④尽量缩 小肢—片距离
32
（4）失真：照片影像与原物体在大小、形状 及位置上的差异。 影像失真包括：歪斜失真、放大失真、 重叠失真
28
（2）对比度：照片上相邻组织影像的密度差 K = D 2 - D1
（3）模糊 a.几何模糊： X线束呈圆锥放射状非点状源射线，在 物—片距不为： 当半影模糊＜0.2mm 时，没有模糊之感。当 半影模糊=0.2mm时， 开始产生模糊之感。
组织结构和器官的密度及厚度的差 异，是 产生影像对比的基础，是X线成像的基本条 件。
17
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一、概述
1895年11月8日，德国物理学家伦琴在进 行阴极管放电实验时偶尔发现了具有很高能 量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使 荧光物质发光的射线。 因为当时对这种射线的性质不了解，因 此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称 为伦琴射线，现简称X线。
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伦 琴
世界上第一张X线片
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五、X线图像特点
灰阶图像 重叠、放大、失真 放映人体组织结构的解剖及病理状态
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（1）密度 a.透光率：透过光线强度/入射光线强度 T=I/I0 b.阻光率：透光率的倒数 O=1/T=I0/I c.密 度: 阻光率的对数值 D=LgI0/I 人眼正常能分辨的密度范围：0.25—2.0 X线诊断照片的密度范围：0.7—1.5
30
b.运动模糊： X线摄影过程中，X线管、被检者、胶片 三者之间产生运动，从而引起影像模糊。
造成运动模糊的原因： ①组织脏器的生理性运动 ②病理性运动 ③被检者不合作
31
消除运动模糊 的方法：①加 强X线设备的定 期检测②采用 短时间曝光法 ③屏气与固定 肢体④尽量缩 小肢—片距离
32
（4）失真：照片影像与原物体在大小、形状 及位置上的差异。 影像失真包括：歪斜失真、放大失真、 重叠失真
28
（2）对比度：照片上相邻组织影像的密度差 K = D 2 - D1
（3）模糊 a.几何模糊： X线束呈圆锥放射状非点状源射线，在 物—片距不为： 当半影模糊＜0.2mm 时，没有模糊之感。当 半影模糊=0.2mm时， 开始产生模糊之感。
组织结构和器官的密度及厚度的差 异，是 产生影像对比的基础，是X线成像的基本条 件。
17
最全的医学成像原理模拟X线成像PPT课件
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• 4．显影的原理 • 显影是氧化还原反应。是将已感光的卤化银用还原剂（显影剂）还原成金属银，进而形成影像。 • 曝光胶片的总反应为： • 显影剂+卤化银→显影剂氧化物+金属银+卤化氢 • 随着银原子还原数量不断、快速、大量的增加，照片的光学密度值（黑化度）越来越大，直至达到诊断所
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• （3）附加层：附加层包括保护层、底层及防光晕层（防反射层）。 • 1）保护层：为防止质地柔软的乳剂层的机械损伤，在其表面涂有一层韧性很强的胶体，予以保护。 • 2）底层（结合层）：为使乳剂层牢固地粘附在片基上，在片基表面涂有一层粘性很强的胶体，以防止乳剂
层在加工时脱落。 • 3）防光晕层（防反射层）：作用是防止光线从片基反射回去，再次使乳剂层感光，造成影像的灰雾。防光
• 式中：V 代表管电压（kV）；I 代表管电流（mA）；t 表示摄影时间（s）；f 代表增感屏的增感率；S 表 示胶片的感光度；Z 表示焦点物质的原子序数；r 表示焦-片距（cm）；B 代表滤线栅曝光倍数；Da代表 照射野面积（cm2）； K 表示除上述因素以外所有能影响感光效应的因素，如电源质量，整流方式、X 线 机性能、显影液性能等。
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• 3．多幅相机胶片 亦称CRT 记录图像。适用于CT、MRI、DSA、ECT、超声等图像的记录。 • 特点是能摄取显示器屏幕影像，单面涂布感光乳剂，背面涂有防光晕层以减小荧光物质造成的模糊，成像
清晰、细腻。在核医学的动态研究中，能以低剂量而显示出高清晰的图像效果。
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第18页/共102页
• （3）感光现象：银盐感光材料的感光在一定条件下可能出现几种感光现象。 • 1）互易律失效 • 2）间歇曝光效应 • 3）反转现象 • 4）静电效应 • 5）压力效应
• 4．显影的原理 • 显影是氧化还原反应。是将已感光的卤化银用还原剂（显影剂）还原成金属银，进而形成影像。 • 曝光胶片的总反应为： • 显影剂+卤化银→显影剂氧化物+金属银+卤化氢 • 随着银原子还原数量不断、快速、大量的增加，照片的光学密度值（黑化度）越来越大，直至达到诊断所
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• （3）附加层：附加层包括保护层、底层及防光晕层（防反射层）。 • 1）保护层：为防止质地柔软的乳剂层的机械损伤，在其表面涂有一层韧性很强的胶体，予以保护。 • 2）底层（结合层）：为使乳剂层牢固地粘附在片基上，在片基表面涂有一层粘性很强的胶体，以防止乳剂
层在加工时脱落。 • 3）防光晕层（防反射层）：作用是防止光线从片基反射回去，再次使乳剂层感光，造成影像的灰雾。防光
• 式中：V 代表管电压（kV）；I 代表管电流（mA）；t 表示摄影时间（s）；f 代表增感屏的增感率；S 表 示胶片的感光度；Z 表示焦点物质的原子序数；r 表示焦-片距（cm）；B 代表滤线栅曝光倍数；Da代表 照射野面积（cm2）； K 表示除上述因素以外所有能影响感光效应的因素，如电源质量，整流方式、X 线 机性能、显影液性能等。
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• 3．多幅相机胶片 亦称CRT 记录图像。适用于CT、MRI、DSA、ECT、超声等图像的记录。 • 特点是能摄取显示器屏幕影像，单面涂布感光乳剂，背面涂有防光晕层以减小荧光物质造成的模糊，成像
清晰、细腻。在核医学的动态研究中，能以低剂量而显示出高清晰的图像效果。
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• （3）感光现象：银盐感光材料的感光在一定条件下可能出现几种感光现象。 • 1）互易律失效 • 2）间歇曝光效应 • 3）反转现象 • 4）静电效应 • 5）压力效应
计算机体层成像CTPPT课件
6.肋骨 os costae 7.肝脏 liver 8.胆囊 gall bladder 9.肋软骨cartilago costalis 10.剑状软骨 cartilago xiphoideus
第27页/共35页
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10
11
图3 ：图1中横切面2和CT图 2 Fig．3：Transverse section 2 of Fig．1 and Im:2 of
CT view
1.棘突 processus spinosus 2.横突 processus transversus
3.胸主动脉 aorta
thoracoca
4. 食管 esophagus
5.肺脏 lung 6.胸腔 cavum pleurae 7.膈 diaghragm
8. 肋骨 os costae 9.肝脏 liver 10.肋软骨 cartilago costalis 11.胸骨 sternum
19 17 15 13 11 9 7 5 3 1
第25页/共35页
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14
图2：图1中横切面1和CT图1 Fig．2： Transverse section 1 of Fig．1 and Im:1 of CT view
1.胸椎thoracic vertebrae2.椎孔 foramen vertebrae 3.椎间盘 disci intervertebrales 4.胸主动脉 aorta thoracoca 5.食管 esophagus 6.支气管 bronchus 7.肺动脉 truncus pulmonalis 8.肺脏 lung 9.心肌 myocardium 10.肋骨 os costae 11.膈 diaghragm 12.肝liver13.肋软第骨26c页a/r共til3a5g页o costalis14.胸骨 sternum
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图3 ：图1中横切面2和CT图 2 Fig．3：Transverse section 2 of Fig．1 and Im:2 of
CT view
1.棘突 processus spinosus 2.横突 processus transversus
3.胸主动脉 aorta
thoracoca
4. 食管 esophagus
5.肺脏 lung 6.胸腔 cavum pleurae 7.膈 diaghragm
8. 肋骨 os costae 9.肝脏 liver 10.肋软骨 cartilago costalis 11.胸骨 sternum
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图2：图1中横切面1和CT图1 Fig．2： Transverse section 1 of Fig．1 and Im:1 of CT view
1.胸椎thoracic vertebrae2.椎孔 foramen vertebrae 3.椎间盘 disci intervertebrales 4.胸主动脉 aorta thoracoca 5.食管 esophagus 6.支气管 bronchus 7.肺动脉 truncus pulmonalis 8.肺脏 lung 9.心肌 myocardium 10.肋骨 os costae 11.膈 diaghragm 12.肝liver13.肋软第骨26c页a/r共til3a5g页o costalis14.胸骨 sternum
医学课件数字X线成像医学影像成像原理ppt
示。
18.密度分辨力(density resolution)：又称低对比分辨力，是指在低对比
情况下分辨物体密度微小差 别的能力。通常用百分数表示。
19.时间分辨力( temporal resolution)：成像系统单位时间可采集的图像数。
20.噪声(noise)：为图像中可见的斑点、细粒、网纹或雪花状的异常结构，
3
4.矩阵（matrix） ： 一个横成行、纵成列的数字方阵。 5.采集矩阵（acquision matrix）：每幅画面观察视野所含像素的数目； 6.显示矩阵（display matrix）：监示器上显示的图像像素数目。 7.视野（field of view，FOV）： 拟进行检查容积的选定区域。 8.位深(bit depth) ： 又称位分辨力( bit resolution)，代表一幅图像中包 含的二进制位的数量。8位深 (28)表示有256种灰度或彩色组合。 9.模/数( analogi data， A/D ) ：指把模拟信号转换为数字形式，即把 连续的模拟信号分解为离散的信息，并分别赋予相应的数字量级，完成 这种转换的元件称模/数转换器(ADC)。
26
2．成像板的原理 X线→PSL物质（BaFXEu 2+晶体），发出荧光，荧光强度与入射 X线量相关，形成潜影→激光扫描→电信号（模拟信号） →A/D转换 （数字信号） 。
27
(1)发射与激发光谱:当X线初次照射掺杂Eu2+的BaFXEu2+晶体时，其 吸收光谱在37keV处有一锐利、锯齿形的不连续吸收，这是晶体中钡原子 的K缘所致。被X线激活的BaFXEu2+晶体在受到二次激发光照射时，作为 发光中心的Eu2+可发出波长峰值约为390~400nm的紫色荧光，荧光的强度 主要取决于作为一次激发光的X线的照射量。
《医学影像成像原理》课件
光学成像
用于皮肤、乳腺和 眼科疾病的诊断和 监测。
02
X射线成像原理
X射线的产生与性质
X射线是由高能电子撞击靶物 质（如铜、钴、铁等）时，电 子突然减速而释放出的一种电
磁辐射。
X射线具有穿透性、荧光性和 摄影效应等性质，能够穿透 一定厚度的物质，并在穿透
过程中被吸收或散射。
X射线的波长范围在0.01-10纳 米之间，其能量范围在1241.24 keV之间。
核医学成像可以用于研究脑功能和神经递 质活动，有助于神经科学研究和临床神经 疾病的诊断。
THANKS
感谢观看
核医学成像的物理基础
放射性衰变
放射性示踪剂在体内经历放射性 衰变，释放出射线。不同类型的 示踪剂具有不同的衰变特性，适 用于不同的医学应用。
射线检测
特殊的检测设备用于捕获放射性 信号，这些设备通常包括闪烁晶 体和光电倍增管，可以将射线转 换为电信号。
信号处理
捕获的信号经过放大、滤波等处 理后，再转换为图像数据。信号 处理技术有助于提高图像的分辨 率和对比度。
X射线成像的物理基础
当X射线穿透人体组织时，不同 组织对X射线的吸收程度不同， 导致X射线强度衰减程度不同，
形成人体内部结构的影像。
X射线成像的物理基础包括吸收 、散射和干涉等物理现象，这些 现象决定了X射线在人体内的传
播方式和成像效果。
X射线成像技术通过测量穿透人 体后的X射线强度，经过计算机 处理后形成二维或三维的医学影
超声波成像的临床应用
腹部超声
用于检查肝、胆、胰、脾等腹部器官的形态和结 构。
心脏超声
用于评估心脏的结构和功能，诊断心脏疾病。
妇产科超声
用于妇科和产科的检查，如胎儿发育、子宫和卵 巢疾病的诊断。
最全医学成像原理第篇数字X线成像PPT课件
善图像质量，增加诊断信息，提高诊断准确性的目的。 • 3．可以高保真地存储、调阅、传输或拷贝 数字图像可以存储于磁盘、磁带、光盘及各种记忆卡中，并可
随时进行调阅、传输。
第10页/共54页
第11页/共54页
五、数字图像的基本处理
• 常用的医学数字图像处理技术有：图像增强、图像运算、图像变换、图像分割及 图像重建等。
x荧光屏収出人体组织癿可见光影像每一个ccd摄影机摄叏一定范围癿荧光影像幵转换成数字信号再由计算机迚行处理将图像拼接形成一幅完整癿图第42页共54页二成像性能数字x线成像比屏片系统cr系统成像癿成像性能更优越主要有三个1x线敏感度透规癿首要条件
主要内容
• 第一节 数字图像基础知识 • 第二节 计算机X线摄影 • 第三节 数字X线摄影 • 第四节 数字剪影血管摄影
• 2．与灰度级数的关系 A/D 转换器将连续变化的灰度值转化为一系列离散的整 数灰度值，量化后的整数灰度值又称为灰度级（gray level）或灰阶。每个像素 的灰度精度范围从l 位（2 个灰度级）到12 位（4096 个灰度级）
第6页/共54页
三、数字图像的形成
• 1．图像数据采集 是通过各种接收器件（如成像板、探测器、CCD 摄像管、检测 器、探头等），将曝光或扫描等形式收集到的模拟信号转换成数字信号。数字图像 的数据采集大都经过三个步骤：
处理、谐调（层次）处理 （gradation processing）、空 间频率处理（ spatialfrequency processing）和能量减影处理 （ energy subtraction processing）。CR 图像处理操作 界面如右图所示。
第29页/共54页
• 1．动态范围压缩处理 • 指将原始影像信号的信息范围按
随时进行调阅、传输。
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五、数字图像的基本处理
• 常用的医学数字图像处理技术有：图像增强、图像运算、图像变换、图像分割及 图像重建等。
x荧光屏収出人体组织癿可见光影像每一个ccd摄影机摄叏一定范围癿荧光影像幵转换成数字信号再由计算机迚行处理将图像拼接形成一幅完整癿图第42页共54页二成像性能数字x线成像比屏片系统cr系统成像癿成像性能更优越主要有三个1x线敏感度透规癿首要条件
主要内容
• 第一节 数字图像基础知识 • 第二节 计算机X线摄影 • 第三节 数字X线摄影 • 第四节 数字剪影血管摄影
• 2．与灰度级数的关系 A/D 转换器将连续变化的灰度值转化为一系列离散的整 数灰度值，量化后的整数灰度值又称为灰度级（gray level）或灰阶。每个像素 的灰度精度范围从l 位（2 个灰度级）到12 位（4096 个灰度级）
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三、数字图像的形成
• 1．图像数据采集 是通过各种接收器件（如成像板、探测器、CCD 摄像管、检测 器、探头等），将曝光或扫描等形式收集到的模拟信号转换成数字信号。数字图像 的数据采集大都经过三个步骤：
处理、谐调（层次）处理 （gradation processing）、空 间频率处理（ spatialfrequency processing）和能量减影处理 （ energy subtraction processing）。CR 图像处理操作 界面如右图所示。
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• 1．动态范围压缩处理 • 指将原始影像信号的信息范围按
医学影像成像原理培训课件
医学影像成像原理培训课件xx年xx月xx日•医学影像成像概述•X射线成像原理•MRI成像原理目录•CT成像原理•成像技术比较与优选•医学影像成像的辐射防护01医学影像成像概述成像系统组成与分类以X线为信息载体，利用X线照射人体部位，形成影像信息，用于诊断疾病。
X线成像系统利用强磁场和高频电磁波，产生人体内部的影像信息，用于诊断疾病。
MRI成像系统利用X线旋转扫描人体部位，通过计算机处理得到多角度的断层影像，用于诊断疾病。
CT成像系统利用高频声波在人体中传播的特性，获取人体内部影像信息，用于诊断疾病。
ultrasound成像系统19世纪初X线被发现，随后被应用于医学影像领域。
CT技术诞生，实现了断层影像的获取。
MRI技术诞生，实现了高质量的活体成像。
functional MRI和spectroscopy技术发展，为医学影像提供了更多可能性。
医学影像成像技术发展历程20世纪70年代20世纪80年代21世纪初利用X线或CT成像，检测肺部病变、肺炎、肺癌等。
胸部检查利用X线或MRI成像，检测骨折、关节病变、肌肉损伤等。
骨骼检查利用超声或CT成像，检测肝、胆、胰、脾等器官病变。
腹部检查利用CT或MRI成像，检测脑部病变，如脑出血、脑梗塞、脑部肿瘤等。
颅内检查医学影像成像的常见应用02X射线成像原理1X射线特性23X射线是一种电磁波，具有波粒二象性，其波长范围为0.01-10纳米。
X射线具有穿透性，能穿透可见光无法穿透的物质，如肌肉、脂肪和骨骼。
X射线具有荧光作用，能使某些物质发出可见光。
X射线管是产生X射线的装置，它利用电子枪发射电子，形成电子束打到金属靶上产生X射线。
X射线管X射线机是利用X射线管产生X射线，并对其进行调节和控制的设备。
X射线机X射线管与X射线机X射线成像原理X射线通过人体组织时，由于组织密度、厚度、原子序数等不同，导致不同部位吸收X射线的程度不同，形成了X射线图像。
X射线图像特点X射线图像具有较高的空间分辨率和较低的密度分辨率，可显示钙化、结石等高密度物质，也可显示软组织，但其对软组织的分辨率有限。
关于X射线计算机体层摄影设备成像原理与描述57页PPT
谢谢！
关于夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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的，使线束的宽度等于层厚。多层螺旋的层厚不仅取决于X 线束的宽 度，而且取决于不同检测器阵列的组合，因此，其层厚是由X 线管端 和检测器端的两个准直器共同完成的。 • 5．螺距 多层面CT 应用了多排检测器阵列，X 线束被多排检测器分为 多束更细的X 线，因此，多层面CT 的螺距为： • 式中：d 为扫描架旋转360o进床距离；S 表示层厚；M 表示检测器排 数，即扫描一周获得的图像层数。 • 6．图像重建算法 主要采用两种方法：优化采样扫描和滤过内插法。 • 7．智能扫描 可在扫描过程中变化扫描条件。
第三节 数据采集与扫描方式
• 一、数据采集的基本原理、原则 • CT 数据采集目的是获取重建图像的原始数据。CT 成像的数据采集是 利用X 线管和检测器等的同步扫描来完成的。
• （二）数据采集原则 • 1．投影是X 线束扫描位置的函数 数据采集须按照被测体层平面的空
间位置有规律地进行，图像重建过程也是按数据采集中确定好的空间
• MSCT 与单层螺旋CT 相比有很多优点。 • 1．提高了X 线利用率 MSCT 的X 线管输出的X 线可多层同时利用，提 高了效率，提高X 线利用率。曝光时间缩短降低了X 线管的热量积累 ，延长了X 线管的使用寿命。 • 2．扫描速度更快 由于MSCT 旋转一周可以产生四层或更多层的图像
，其扫描速度可达单层螺旋CT 的4 倍以上。
展为三维采样。
1992 年研制成功双层螺旋CT，开创了多层螺旋扫描的先河。 1998 年多层面CT 的诞生，使得X线管围绕人体旋转一圈能同时获得多幅断面
图像。
2004 年推出的64 排螺旋CT（容积CT），开创了容积数据成像的新纪元。 2005 年双源CT（DSCT）研制成功，通过两套X 线管系统和两套检测器来采集 数据，实现了单扇区的数据采集。
的X 线束厚度的比值，是一个无量纲的量： • 式中：d 为扫描架旋转一周进床距离， S 为透过检测器的X 线束厚度 。在单层螺旋CT 中，X 线束厚度等于检测器准直宽度，即等于采集层 厚。 • 螺旋CT 扫描与常规CT 扫描相比主要优点：①提高了扫描速度，不会 产生病灶的遗漏，并减少了运动伪像；②由于是容积扫描，即对人体 的某一区段做连续的扫描，获得的是某一区段的连续数据（容积数据 ），提高了二维和三维重建图像的质量；③根据需要任意地、回顾性 重建图像，无层间隔大小的约束和重建次数的限制；④单位时间内的 扫描速度提高，提高了增强时对比剂的利用率。
• 4． 投影 把投照受检体后出射的X 线束强度I 称为投影（projection） ，投影的数值称为投影值，投影值的分布称为投影函数。 • 5．部分容积现象 如果划分的体素内包含有几种不同的组织成分，则
该体素的CT 值应是所含各种成分的加权平均值。在这种情况下，平
均CT 值不能准确地与体素内任何一种组织成分的密度相对应，这种 现称为部分容积现象（partial volume phenomenon）。
• 2．δ-函数 δ-函数又称单位脉冲函数，或狄拉克（Dirac）函数。δ-函
数具有筛选性质，即：
动干扰影响较小。
• 4．数据采集要精确 CT 图像重建和图像处理等都是以数据采集为依据 的，所以提高数据采集过程中的精确度，是保证获取高质量的CT 图
像的关键。
二、常规CT 扫描方式
• 扫描（scanning）：是用近似于单能 窄束的X 线束以不同的方式、按一定 的顺序、沿不同的方向对划分好体 素编号的受检体层进行投照，并用 高灵敏度的检测器接收透过一排排 体素后的出射X线束的强度（I）。 • 扫描是通过扫描装置来完成的。X 线 管和检测器组成扫描机构，它们围 绕扫描床上的受检体进行同步扫描 运动，这种同步扫描运动形式称为
• 4．可进行各种图像的后处理 可借助各种图像处理软件，对病灶的形
状及结构进行分析，获得高质量的三维图像和多平面图像。
• 但CT 也有其局限性和不足：
• 1．空间分辨力不如常规X 线成像 目前，中档的CT 机其极限分辨力约 10LP/cm，而高档的CT 机其极限分辨力约14LP/cm。 • 2．对部分脏器的检查有局限性 CT 对于空腔性脏器如胃肠道的显示， 由于其无规则的蠕动，还不能替代常规的X 线检查。CT 对于血管造影 的图像质量不及DSA。 • 3．目前不能实现功能成像 目前，CT 图像主要反映的还是解剖学的结 构，对于脏器功能和生化方面成像尚处于研究中。
器；②CT 值的校正和输入数据的扩展；③与操作者对话并控制扫描
等信息的传送；④图像重建的程序控制；⑤故障检修及分析。 • 列阵处理机是在主控计算机的控制下进行图像重建等处理。
• 3．外围设备 包括检查床、操作台和图像存储和记录部分（硬盘、软
盘、磁带机、光盘等）
二、C T 成像过程
三、CT 成像原理
• 以四层螺旋CT 为例，说明多层面CT 的特点。
• 1．检测器阵列 四层螺旋CT 具有四组通道的多排检测器阵列，分为对
称型和非对称型两种。检测器阵列的排列方式主要有以下三种。 • 第一种是有16 排检测器，每排均为1.25mm 宽、每排912 个检测器， 最大覆盖范围为20mm。 • 第二种的检测器有34 排，中间4 排为0.5mm，两侧是30 排1.0mm 宽 、每排896 个检测器，最大的Z 轴覆盖范围为32mm。 • 第三种是4 对8 排非对称型检测器，宽度分别为1mm、1.5mm、 2.5mm、5mm，每排672 个检测器，最大的Z 轴覆盖范围为20mm。
• （二）CT 成像原理
• 在X 线穿透人体组织、器官时，由于人体组织、器官是由多种物质成
分构成的，所以各点对X线的吸收系数是不同的。为了便于分析，将
每个体素内物质的密度均匀，即为单质均匀密度体，用μ表示体素的 吸收系数。
• 吸收系数μ受X 线波长、物质原子序数Z 和密度ρ的影响。因此，必须 对CT 图像重建过程中的X 线硬化效应要进行校正，减小由X 线束硬化 效应造成的CT 图像不均匀性。
描时两个X 线管的管电压分别为 80kV 和140kV，可同时采集高能 和低能的数据。
第四节 CT 图像重建
• 一、数理基础 • 1．系数分布的数学描述
• 投影值是图像重建过程中通过检 测器采集到的数据，每采集到一 个数据就得到一个以线性衰减系 数μi 为未知数的多元一次线性方 程，多方向投影得到一系列方程 组，进一步可求解出μ ij的二维 分布矩阵，这就是CT 重建图像 。
位置来重建。 • 2．扫描应毫无空隙的覆盖或局部的重叠 在将被检测体层平面预先划 分好各个体素后，X 线束的扫描要通过各个体素一次以上，这样才能 保证得到各个位置上的投影值，计算出各个体素的吸收系数。 • 3．提高扫描速度 根据人体正常的生理状态，将扫描速度提到高于这 些组织器官的运动速度，可使数据采集受被测体层内的组织器官的蠕
扫描方式。
三、螺旋CT
• （一）单层螺旋CT
• 螺旋CT 扫描是一种容积扫描（volumetric scan），实现了由二维解剖
结构图像进入三维解剖结构图像的飞跃。螺旋CT 最重要的突破是使 用滑环技术，去掉了常规CT 扫描过程中旋转的电缆。
• 在螺旋扫描过程中，由于．数据采集通道 四层螺旋CT 根
据所选层厚的不同，将多排检测
器组合成不同的四组，构成四组 数据采集通道。
• 3．X 线束 在单层螺旋CT 中，X
线束的宽度等于层厚。在MSCT 中，X 线束的宽度等于多个（或4 个）层厚之和，覆盖检测器Z 轴 方向的总宽度，X 线的利用率大 大提高。
• 4．层厚的选择 单层螺旋层厚是通过前准直器改变X 线束的宽度完成
第二节 CT 成像原理
• 一、CT 机的基本构造 • CT 机的基本结构是指CT 机的硬件组成，主要包括扫描机架系统、计 算机系统和外围设备。 • 1．扫描机架系统 扫描机架可根据检查的需要，进行正负25o的倾斜 。扫描机架系统包括X 线管、X 线发生器、检测器、准直器和模/数转 换器等。 • 目前CT 机使用的检测器分为固体和气体检测器。
第五章 计算机X线体层成像
主要内容
• 第一节 概述 • 第二节 CT成像原理 • 第三节 数据采集与扫描方式
• 第四节 CT图像重建
• 第五节 CT图像处理 • 第六节 CT图像质量
第一节 概述
• • • • • • • 1971 年9 月英国工程师豪斯费尔德（G.N.Hounsfield）研制出第一台CT 并与 放射线医生一起获得第一幅头部的CT 图像。 1974 年全身CT 成像装置研制成功。 1989 年在滑环技术的基础上，螺旋CT 问世，由传统二维采样的扫描模式进
• CT 准直器分为：一是X 线管端的准直器（前准直器）；二是检测器端
的准直器（后准直器）。准直器的作用通过调节X 线束的宽度减少被 检者的X 线剂量和散射线，此外，还决定CT 扫描的层厚。
• 2．计算机系统 计算机系统一般由主控计算机和阵列计算机两部分组 成。 • 主控计算机的作用：①控制和监视扫描过程，并将扫描数据送入存储
，螺旋扫描的覆盖区域是对某一区段进行连续采集。需要对原始螺旋
投射数据进行插值处理，才能得到足够多的重建平面投射数据。常用 的插值方法为线性内插法，线性内插法包括全扫描内插法（FI，
360°线性内插）和半扫描内插法（HI，180°线性内插）。
• 螺距（pitch）：定义为扫描架旋转一周360° 进床距离与透过检测器
性分辨力。达到各向同性分辨力的成像可以任意角度重建图像。
四、双源CT
• 双源计算机断层成像系统（DSCT ）是2005 年在北美放射学会上推 出的，它使用两个X 线源和两套 检测器来采集数据。两套X 线管
和两套检测器在XY 平面上间隔90
°，即通过机架旋转90 °即可获 得180 °数据。
• 双源CT 采用双能量探头技术，扫
• CT 成像比常规X 线的影像学检查有优势：
• 1．断面图像 CT 通过准直器的准直，可消除人体内组织、器官间的相
第三节 数据采集与扫描方式
• 一、数据采集的基本原理、原则 • CT 数据采集目的是获取重建图像的原始数据。CT 成像的数据采集是 利用X 线管和检测器等的同步扫描来完成的。
• （二）数据采集原则 • 1．投影是X 线束扫描位置的函数 数据采集须按照被测体层平面的空
间位置有规律地进行，图像重建过程也是按数据采集中确定好的空间
• MSCT 与单层螺旋CT 相比有很多优点。 • 1．提高了X 线利用率 MSCT 的X 线管输出的X 线可多层同时利用，提 高了效率，提高X 线利用率。曝光时间缩短降低了X 线管的热量积累 ，延长了X 线管的使用寿命。 • 2．扫描速度更快 由于MSCT 旋转一周可以产生四层或更多层的图像
，其扫描速度可达单层螺旋CT 的4 倍以上。
展为三维采样。
1992 年研制成功双层螺旋CT，开创了多层螺旋扫描的先河。 1998 年多层面CT 的诞生，使得X线管围绕人体旋转一圈能同时获得多幅断面
图像。
2004 年推出的64 排螺旋CT（容积CT），开创了容积数据成像的新纪元。 2005 年双源CT（DSCT）研制成功，通过两套X 线管系统和两套检测器来采集 数据，实现了单扇区的数据采集。
的X 线束厚度的比值，是一个无量纲的量： • 式中：d 为扫描架旋转一周进床距离， S 为透过检测器的X 线束厚度 。在单层螺旋CT 中，X 线束厚度等于检测器准直宽度，即等于采集层 厚。 • 螺旋CT 扫描与常规CT 扫描相比主要优点：①提高了扫描速度，不会 产生病灶的遗漏，并减少了运动伪像；②由于是容积扫描，即对人体 的某一区段做连续的扫描，获得的是某一区段的连续数据（容积数据 ），提高了二维和三维重建图像的质量；③根据需要任意地、回顾性 重建图像，无层间隔大小的约束和重建次数的限制；④单位时间内的 扫描速度提高，提高了增强时对比剂的利用率。
• 4． 投影 把投照受检体后出射的X 线束强度I 称为投影（projection） ，投影的数值称为投影值，投影值的分布称为投影函数。 • 5．部分容积现象 如果划分的体素内包含有几种不同的组织成分，则
该体素的CT 值应是所含各种成分的加权平均值。在这种情况下，平
均CT 值不能准确地与体素内任何一种组织成分的密度相对应，这种 现称为部分容积现象（partial volume phenomenon）。
• 2．δ-函数 δ-函数又称单位脉冲函数，或狄拉克（Dirac）函数。δ-函
数具有筛选性质，即：
动干扰影响较小。
• 4．数据采集要精确 CT 图像重建和图像处理等都是以数据采集为依据 的，所以提高数据采集过程中的精确度，是保证获取高质量的CT 图
像的关键。
二、常规CT 扫描方式
• 扫描（scanning）：是用近似于单能 窄束的X 线束以不同的方式、按一定 的顺序、沿不同的方向对划分好体 素编号的受检体层进行投照，并用 高灵敏度的检测器接收透过一排排 体素后的出射X线束的强度（I）。 • 扫描是通过扫描装置来完成的。X 线 管和检测器组成扫描机构，它们围 绕扫描床上的受检体进行同步扫描 运动，这种同步扫描运动形式称为
• 4．可进行各种图像的后处理 可借助各种图像处理软件，对病灶的形
状及结构进行分析，获得高质量的三维图像和多平面图像。
• 但CT 也有其局限性和不足：
• 1．空间分辨力不如常规X 线成像 目前，中档的CT 机其极限分辨力约 10LP/cm，而高档的CT 机其极限分辨力约14LP/cm。 • 2．对部分脏器的检查有局限性 CT 对于空腔性脏器如胃肠道的显示， 由于其无规则的蠕动，还不能替代常规的X 线检查。CT 对于血管造影 的图像质量不及DSA。 • 3．目前不能实现功能成像 目前，CT 图像主要反映的还是解剖学的结 构，对于脏器功能和生化方面成像尚处于研究中。
器；②CT 值的校正和输入数据的扩展；③与操作者对话并控制扫描
等信息的传送；④图像重建的程序控制；⑤故障检修及分析。 • 列阵处理机是在主控计算机的控制下进行图像重建等处理。
• 3．外围设备 包括检查床、操作台和图像存储和记录部分（硬盘、软
盘、磁带机、光盘等）
二、C T 成像过程
三、CT 成像原理
• 以四层螺旋CT 为例，说明多层面CT 的特点。
• 1．检测器阵列 四层螺旋CT 具有四组通道的多排检测器阵列，分为对
称型和非对称型两种。检测器阵列的排列方式主要有以下三种。 • 第一种是有16 排检测器，每排均为1.25mm 宽、每排912 个检测器， 最大覆盖范围为20mm。 • 第二种的检测器有34 排，中间4 排为0.5mm，两侧是30 排1.0mm 宽 、每排896 个检测器，最大的Z 轴覆盖范围为32mm。 • 第三种是4 对8 排非对称型检测器，宽度分别为1mm、1.5mm、 2.5mm、5mm，每排672 个检测器，最大的Z 轴覆盖范围为20mm。
• （二）CT 成像原理
• 在X 线穿透人体组织、器官时，由于人体组织、器官是由多种物质成
分构成的，所以各点对X线的吸收系数是不同的。为了便于分析，将
每个体素内物质的密度均匀，即为单质均匀密度体，用μ表示体素的 吸收系数。
• 吸收系数μ受X 线波长、物质原子序数Z 和密度ρ的影响。因此，必须 对CT 图像重建过程中的X 线硬化效应要进行校正，减小由X 线束硬化 效应造成的CT 图像不均匀性。
描时两个X 线管的管电压分别为 80kV 和140kV，可同时采集高能 和低能的数据。
第四节 CT 图像重建
• 一、数理基础 • 1．系数分布的数学描述
• 投影值是图像重建过程中通过检 测器采集到的数据，每采集到一 个数据就得到一个以线性衰减系 数μi 为未知数的多元一次线性方 程，多方向投影得到一系列方程 组，进一步可求解出μ ij的二维 分布矩阵，这就是CT 重建图像 。
位置来重建。 • 2．扫描应毫无空隙的覆盖或局部的重叠 在将被检测体层平面预先划 分好各个体素后，X 线束的扫描要通过各个体素一次以上，这样才能 保证得到各个位置上的投影值，计算出各个体素的吸收系数。 • 3．提高扫描速度 根据人体正常的生理状态，将扫描速度提到高于这 些组织器官的运动速度，可使数据采集受被测体层内的组织器官的蠕
扫描方式。
三、螺旋CT
• （一）单层螺旋CT
• 螺旋CT 扫描是一种容积扫描（volumetric scan），实现了由二维解剖
结构图像进入三维解剖结构图像的飞跃。螺旋CT 最重要的突破是使 用滑环技术，去掉了常规CT 扫描过程中旋转的电缆。
• 在螺旋扫描过程中，由于．数据采集通道 四层螺旋CT 根
据所选层厚的不同，将多排检测
器组合成不同的四组，构成四组 数据采集通道。
• 3．X 线束 在单层螺旋CT 中，X
线束的宽度等于层厚。在MSCT 中，X 线束的宽度等于多个（或4 个）层厚之和，覆盖检测器Z 轴 方向的总宽度，X 线的利用率大 大提高。
• 4．层厚的选择 单层螺旋层厚是通过前准直器改变X 线束的宽度完成
第二节 CT 成像原理
• 一、CT 机的基本构造 • CT 机的基本结构是指CT 机的硬件组成，主要包括扫描机架系统、计 算机系统和外围设备。 • 1．扫描机架系统 扫描机架可根据检查的需要，进行正负25o的倾斜 。扫描机架系统包括X 线管、X 线发生器、检测器、准直器和模/数转 换器等。 • 目前CT 机使用的检测器分为固体和气体检测器。
第五章 计算机X线体层成像
主要内容
• 第一节 概述 • 第二节 CT成像原理 • 第三节 数据采集与扫描方式
• 第四节 CT图像重建
• 第五节 CT图像处理 • 第六节 CT图像质量
第一节 概述
• • • • • • • 1971 年9 月英国工程师豪斯费尔德（G.N.Hounsfield）研制出第一台CT 并与 放射线医生一起获得第一幅头部的CT 图像。 1974 年全身CT 成像装置研制成功。 1989 年在滑环技术的基础上，螺旋CT 问世，由传统二维采样的扫描模式进
• CT 准直器分为：一是X 线管端的准直器（前准直器）；二是检测器端
的准直器（后准直器）。准直器的作用通过调节X 线束的宽度减少被 检者的X 线剂量和散射线，此外，还决定CT 扫描的层厚。
• 2．计算机系统 计算机系统一般由主控计算机和阵列计算机两部分组 成。 • 主控计算机的作用：①控制和监视扫描过程，并将扫描数据送入存储
，螺旋扫描的覆盖区域是对某一区段进行连续采集。需要对原始螺旋
投射数据进行插值处理，才能得到足够多的重建平面投射数据。常用 的插值方法为线性内插法，线性内插法包括全扫描内插法（FI，
360°线性内插）和半扫描内插法（HI，180°线性内插）。
• 螺距（pitch）：定义为扫描架旋转一周360° 进床距离与透过检测器
性分辨力。达到各向同性分辨力的成像可以任意角度重建图像。
四、双源CT
• 双源计算机断层成像系统（DSCT ）是2005 年在北美放射学会上推 出的，它使用两个X 线源和两套 检测器来采集数据。两套X 线管
和两套检测器在XY 平面上间隔90
°，即通过机架旋转90 °即可获 得180 °数据。
• 双源CT 采用双能量探头技术，扫
• CT 成像比常规X 线的影像学检查有优势：
• 1．断面图像 CT 通过准直器的准直，可消除人体内组织、器官间的相